Spiegazioni 
Flashcards 
Appunti 
Piano di studi 
Materiale didattico 
Spaced Repetition 
Esami 
Magazine 
Fare carriera 
App mobile 
Salta a un capitolo chiave
Onde elettromagnetiche: definizione
Grazie al lavoro di Maxwell, possiamo dare una definizione delle onde elettromagnetiche:
Le "onde elettromagnetiche", spesso note come onde EM, sono la propagazione dell'energia del campo elettromagnetico. Sono formate, simultaneamente, dal campo elettrico e il campo magnetico, tra loro perpendicolari e si propagano in direzione perpendicolare al piano che i vettori dei due campi generano.
Fig. 1 - Il diagramma mostra in grigio il campo magnetico e in nero il campo elettrico, tra loro perpendicolari. Il vettore \( \vec{k}\) indica la direzione di propagazione, ortogonale a entrambi i campi.
Onde elettromagnetiche: proprietà
Vediamo alcune delle principali proprietà e caratteristiche delle onde elettromagnetiche. Alcune di queste caratteristiche si ritrovano in altri tipi di onde in natura, mentre altre sono più specifiche delle onde elettromagnetiche.
Le onde elettromagnetiche sono onde trasversali
Un'onda elettromagnetica è un'onda trasversale in cui i campi elettrici e magnetici oscillano in direzioni perpendicolari tra loro e perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda. Le onde trasversali oscillano ad angolo retto rispetto alla direzione di propagazione dell'onda.
Un'onda si dice trasversale quando la sua oscillazione è perpendicolare alla sua direzione di propagazione.
Onde elettromagnetiche: propagazione
Il lavoro pionieristico di Maxwell sull'elettricità e il magnetismo ha fornito anche un metodo per calcolare la velocità delle onde elettromagnetiche.Per calcolare la velocità delle onde elettromagnetiche, Maxwell dovette combinare matematicamente due costanti. I campi elettrici e magnetici possono essere attenuati dalla presenza di materia. Nel vuoto, le onde elettromagnetiche possono viaggiare liberamente, ma sono comunque vincolate da un limite di velocità universale.
Questo limite è dettato da due fattori: la permittività elettrica del vuoto e la permeabilità magnetica del vuoto. Vediamo le definizioni di queste due costanti e perché sono così importanti.
La capacità di un mezzo di resistere allo sviluppo di un campo elettrico al suo interno è misurata dalla sua permittività elettrica. La permittività del vuoto è indicata da \(\epsilon_0\).
La permeabilità magnetica del vuoto \(\mu_0\), la seconda costante, misura la capacità dello spazio libero di magnetizzarsi.
Le costanti \(\epsilon_0\) e \(\mu_0\) sono scritte con il pedice "\(0\)" quando i campi elettrici e magnetici sono presi nel vuoto. I loro valori noti sono:
\[ \epsilon_0 = 8,854 \cdot 10^{-12} [C^2 N^{-1} m^{-2}] \: \: e \: \: \mu_0 = 4 \pi \cdot 10^{-7} [H m^{-1}]\]
Un risultato molto importante del lavoro di Maxwell è la formula per la velocità di propagazione di un'onda elettromagnetica nel vuoto:
\[c = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}} \approx 3\cdot 10^8 m/s\]
Onde elettromagnetiche e similitudini con altre onde
Le onde elettromagnetiche condividono diverse proprietà con gli altri tipi di onde, vediamo alcuni esempi.
Rifrazione e riflessione
Come ogni altra onda, anche le onde elettromagnetiche possono essere rifratte e riflesse.Quando le onde elettromagnetiche si scontrano con la materia, interagiscono con essa allo stesso modo delle onde meccaniche. Le onde elettromagnetiche possono riflettersi su una superficie, rifrangersi quando entrano in un nuovo mezzo e diffrangersi intorno alle barriere.
Onde elettromagnetiche e trasporto di energia
Le onde elettromagnetiche, come le altre onde, trasportano energia da un luogo all'altro. Possiamo pensare alle onde elettromagnetiche come a uno dei tanti modi di trasferire l'energia da un deposito di energia a un altro. La radiazione elettromagnetica è il trasferimento di energia tramite onde elettromagnetiche. Le onde elettromagnetiche hanno la capacità di trasportare energia attraverso la materia e lo spazio vuoto.
Le onde elettromagnetiche possono essere emesse e assorbite dalla materia. Quando la radiazione elettromagnetica viene assorbita da un materiale, l'energia della radiazione viene trasferita in un'altra forma di energia, come per esempio l'energia termica.
La radiazione elettromagnetica può anche far sì che alcuni materiali, come i metalli, rilascino elettroni quando la radiazione viene irradiata sulla loro superficie. Si tratta di un effetto che può essere spiegato tramite la fisica quantistica ed è chiamato effetto fotoelettrico.
Spettro delle onde elettromagnetiche
I diversi tipi di onde elettromagnetiche possono essere classificati in base alla loro lunghezza d'onda o frequenza. Poiché la frequenza di un'onda è inversamente proporzionale alla sua lunghezza d'onda a velocità costante e sappiamo che la velocità della luce è costante, possiamo concludere che all'aumentare della lunghezza d'onda di un'onda elettromagnetica, la sua frequenza diminuisce. Questa relazione tra la frequenza e la lunghezza d'onda di un'onda elettromagnetica è sintetizzata in questa equazione:
\[c=f \lambda\]
Questa classificazione permette di individuare delle divisioni nello spettro elettromagnetico. Vediamole schematicamente in questa tabella:
| Tipo di onda | Proprietà ed esempi di usi |
| Onde radio | Hanno la lunghezza d'onda più lunga di tutte le onde elettromagnetiche e vengono utilizzate per la trasmissione dei dati. |
| Microonde | Più corte delle onde radio, sono utili nelle comunicazioni perché possono penetrare le nuvole, il fumo e la pioggia leggera. |
| Infrarosso | Le lunghezze d'onda nell'infrarosso sono comprese tra le microonde e la luce visibile. Le onde infrarosse sono utilizzate nei telecomandi per cambiare canale. |
| Luce visibile | Lo spettro della luce visibile copre le lunghezze d'onda che possono essere viste dall'occhio umano. |
| Ultravioletti | I raggi ultravioletti sono, ad esempio, quelli prodotti dal sole e possono causare scottature. |
| Raggi X | I raggi X possono penetrare i tessuti molli, come la pelle e i muscoli, e sono utilizzati a scopo di imaging medico. |
| Raggi gamma | I raggi gamma sono le onde più corte dello spettro e, di conseguenza, hanno la massima energia. |
Fig. 2 - Schematizzazione dello spettro elettromagnetico con particolare attenzione allo spettro visibile
Onde elettromagnetiche - Punti chiave
- Le onde elettromagnetiche, spesso note come onde EM, sono onde che si formano quando un campo elettrico e un campo magnetico vibrano insieme. Le onde EM, in altre parole, sono costituite da campi magnetici ed elettrici oscillanti.
- Un'onda elettromagnetica è un'onda trasversale in cui i campi elettrici e magnetici oscillano in direzioni perpendicolari tra loro e rispetto alla direzione di propagazione dell'onda.
- Nel vuoto, tutte le radiazioni elettromagnetiche viaggiano alla stessa velocità di circa \(3\cdot10^8 m/s\).
- Come tutte le altre onde, anche le onde elettromagnetiche hanno la capacità di rifrangersi e di riflettersi.
- Le onde elettromagnetiche possono essere divise in base alla loro lunghezza d'onda.
References
- Fig. 1: Onde electromagnetique.png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Onde_electromagnetique.png) by Christophe Dang Ngoc Chan (https://fr.wikipedia.org/wiki/Utilisateur:Cdang) licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
- Fig. 2: Spettro elettromagnetico.png (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Spettro_elettromagnetico.png) by Claudio Oleari e Andrea Peri licensed by CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
Learn faster with the 2 flashcards about Onde elettromagnetiche
Sign up for free to gain access to all our flashcards.
Domande frequenti riguardo Onde elettromagnetiche
Dove si propagano le onde elettromagnetiche?
Le onde elettromagnetiche si propagano nel vuoto e diverse lunghezze d'onda possono penetrare diversi materiali e superfici.
Quali sono le principali caratteristiche delle onde elettromagnetiche?
Le onde elettromagnetiche sono composte dal campo magnetico ed elettrico che oscillano perpendicolari l'uno all'altro e si propagano nella direzione perpendicolare al piano che questi formano. Sono onde trasversali e si possono propagare anche nel vuoto.
Cosa trasporta l'onda elettromagnetica?
L'onda elettromagnetica trasporta l'energia del campo elettrico e magnetico.
Come si muovono le onde elettromagnetiche?
Le onde elettromagnetiche si muovono oscillando perpendicolarmente alla loro direzione di propagazione.
About StudySmarter
StudySmarter is a globally recognized educational technology company, offering a holistic learning platform designed for students of all ages and educational levels. Our platform provides learning support for a wide range of subjects, including STEM, Social Sciences, and Languages and also helps students to successfully master various tests and exams worldwide, such as GCSE, A Level, SAT, ACT, Abitur, and more. We offer an extensive library of learning materials, including interactive flashcards, comprehensive textbook solutions, and detailed explanations. The cutting-edge technology and tools we provide help students create their own learning materials. StudySmarter’s content is not only expert-verified but also regularly updated to ensure accuracy and relevance.
Learn more